[发明专利]一种Ag-AgBr/TiO2

说明书

本发明属于光催化材料领域，具体涉及一种Ag‑AgBr/TiO₂纳米棒复合阵列薄膜的制备方法。该复合薄膜活性组分是Ag‑AgBr和TiO₂纳米棒阵列，其结构是由Ag‑AgBr异质结纳米颗粒修饰的一维TiO₂纳米棒阵列生长在FTO导电玻璃表面。本发明提供的制备方法操作易于控制，不涉及昂贵设备，适合大规模生产。本发明制备的Ag‑AgBr/TiO₂纳米棒复合阵列，将表面等离子体共振效应和异质结构相结合，显示拓展的太阳光光谱响应范围、高效的光生载流子分离效率、良好的光电化学性能和可见光驱动光催化活性，在可见光下对罗丹明B和甲基橙的降解率可分别达到58％和80％。

技术领域

本发明属于光催化材料制备领域，具体涉及一种Ag-AgBr/TiO₂纳米棒复合阵列薄膜的制备方法。本发明所制备的Ag-AgBr/TiO₂纳米棒复合阵列薄膜作为光催化剂，用于可见光降解罗丹明B和甲基橙均取得良好的光催化效果。

背景技术

近年来，TiO₂因其良好的生物相容性、较高的光催化活性、化学性能稳定、成本低廉且无毒，被视为解决环境问题和能源危机的理想材料。尤其一维TiO₂纳米阵列材料，由于其大的长径比、高比表面积和快速的电子转移效率，在太阳能电池、光催化裂解水或光催化降解有毒有机小分子、电化学能存储及传感器等领域拥有广泛的应用前景(X.D. Wang,etal.,One-dimensional titanium dioxide nanomaterials:nanowires,nanorods,andnanobelts,Chem.Rev.114(2014)9346-9384)。然而，单一相TiO₂具有大的禁带宽度 (3.0-3.2eV)，只能被紫外光激发响应，太阳光的利用率很低；同时高的光生电子-空穴复合效率，使其光量子效率较低，导致低的光电化学性能和太阳光光催化活性，限制了其实际应用。

与单一组分的材料相比，二元或多元组分的半导体基复合纳米材料不仅能够克服单一相材料性能的局限性，而且兼具多种材料的综合性能，显示了极大的应用前景。近年来，基于银/卤化银(Ag/AgX)复合半导体材料引起了人们广泛的研究兴趣。在光照条件下，AgX纳米材料中的银离子很容易被还原为Ag⁰原子，形成Ag/AgX异质结构。 Ag和AgX的共存不仅会产生表面等离子体共振(SPR)效应和自敏化，显著增强可见光的吸收，提高太阳光的利用率；同时，金属Ag的存在还可以改善AgX的光稳定性能 (Q.Y.Li,et al.,Synthesis ofcubic Ag@AgCl and Ag@AgBr plasmonicphotocatalysts and comparison of theirphotocatalytic activity for degradation of methyl orange and 2, 4-dichlorophenol,Res.Chem.Intermed.44(2018)4651-4661)。

在材料的制备过程中，纳米材料的制备方法和工艺条件会对复合材料的组分、形貌、晶粒尺寸、异质界面及能带匹配等微结构产生显著影响，进而改变材料的光催化和光电化学性能。因此，选择适宜的制备方法和工艺参数对复合纳米材料的构建具有至关重要的作用。

发明内容

本发明针对Ag-AgBr异质结能够有效拓展宽带隙半导体材料的光响应范围并改善载流子分离效率，有效增强光催化活性的特点，提供一种Ag-AgBr/TiO₂纳米棒复合阵列薄膜的制备方法，获得的新颖Ag-AgBr/TiO₂纳米棒复合阵列薄膜具有增强的太阳光吸收能力、快速的电荷转移效率、优异的光电化学性能和可见光光催化活性，且成本低廉，制备工艺简单，易于实现产业化生产及应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：